Phương pháp hấp thụ tia cực tím không phân tán (NDUV)

Nội dung

Nguyên lý đo

Phương pháp hấp thụ tia cực tím không phân tán (UV) (NDUV) là gì?

Phương pháp hấp thụ tia cực tím không phân tán (NDUV) là phương pháp sử dụng hấp thụ tia cực tím phân tử. Đặc biệt, vì ozone (O₃) hấp thụ bức xạ UV ở một bước sóng cụ thể nên phương pháp này có thể được sử dụng để đo khí O₃. Vì khí O₃ có dải hấp thụ tối đa trong vùng tia cực tím ở 253,7 nm, bước sóng này được sử dụng để đo nồng độ của nó. Phần sau đây giải thích phép đo O₃ trong một sample khí bằng NDUV.

Nguyên lý đo của máy phân tích khí sử dụng NDUV

Hình 1: Cấu trúc cơ bản của máy phân tích khí sử dụng NDUV.

Ánh sáng cực tím có bước sóng cụ thể (ánh sáng tới) từ nguồn sáng UV được hấp thụ bởi O₃ trong khí mẫu được đưa vào buồng (cell đo khí) cần đo. Lượng khí được hấp thụ thu được bằng cách đo tia cực tím truyền qua có chọn lọc qua bộ lọc quang học với bộ lọc quang học. Theo định luật Lambert-Beer để đo bộ tách quang, nồng độ O₃ trong khí mẫu được tính toán. (Hình 1)

Mối quan hệ giữa sự hấp thụ tia UV và nồng độ khí được xác định theo định luật Lambert-Beer.

Luật Lambert-Beer

Lượng hấp thụ ánh sáng tới thay đổi tương ứng với nồng độ của các phân tử hấp thụ. Mối quan hệ này được thể hiện bằng định luật Lambert-Beer.

I = I0exp (-μcd)

Ι: Cường độ ánh sáng truyền qua
Ι₀: Cường độ ánh sáng tới
c: Nồng độ của các phân tử hấp thụ (thành phần đo được)
μ: Hệ số hấp thụ (hằng số được xác định bởi phân tử và bước sóng)
d: Độ dày của lớp phân tử hấp thụ (lớp khí)

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của máy phân tích khí hấp thụ UV

Máy phân tích sử dụng NDUV được gọi là máy phân tích khí hấp thụ UV. Nó có cấu trúc đơn giản, dễ bảo trì và có các tính năng phù hợp để đo liên tục, vì vậy nó được sử dụng để đo O₃.

Hình 2: Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của máy phân tích khí hấp thụ UV

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của máy phân tích khí hấp thụ UV

Khi tia UV (ánh sáng tới) được chiếu xạ liên tục trong khi khí mẫu đang chảy qua tế cell khí, O₃trong khí mẫu hấp thụ tia UV tương ứng với nồng độ khí. Khi nồng độ O₃tăng lên, lượng tia cực tím hấp thụ trong tế bào khí cũng tăng lên. Ánh sáng UV được hấp thụ trong tế bào khí được chọn bởi bộ lọc quang học và truyền đến máy dò. Ánh sáng truyền qua này được phát hiện bởi một máy dò quang (điốt quang) và nồng độ của O₃ trong khí mẫu được đo liên tục bằng xử lý tín hiệu để phát hiện tín hiệu.

Phương pháp điều biến chéo với khí tham chiếu, được tạo ra bằng cách loại bỏ O₃ trong khí mẫu, cải thiện khả năng miễn nhiễm nhiễu cho tín hiệu phát hiện và giảm tác động giảm cường độ ánh sáng của nguồn sáng UV.

Phương pháp điều biến chéo

Phương pháp điều biến chéo là phương pháp điều biến với sự chuyển đổi định kỳ các khí cho một cell khí bằng một bộ van điện từ. Trong phương pháp điều biến chéo, một khí mẫu và một khí so sánh được chuyển đổi luân phiên bằng một bộ van điện từ và được đưa vào cell khí theo các khoảng thời gian đều đặn để điều biến tín hiệu máy dò. Bằng cách sử dụng tín hiệu phát hiện được điều biến này, độ nhiễu được giảm xuống và có thể đo khí liên tục với độ chính xác cao. Điểm không của máy phân tích ổn định vì khí tham chiếu không chứa thành phần được đo luôn được đo là khí có nồng độ bằng không.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phân tích khí ozone (O₃)

Phương pháp điều biến chéo thực tế sử dụng bộ phận van điện từ cho cơ cấu chuyển mạch (cơ cấu điều chế) để luân phiên dòng khí mẫu và khí tham chiếu vào một cell khí. Khí tham chiếu chảy vào cell khí được tạo ra bằng cách loại bỏ O₃ khỏi khí mẫu bằng cách sử dụng chất phân hủy ozone. (Hình 3)

Hình 3: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phân tích khí ozone (O₃)

Bằng NDUV với công nghệ điều biến chéo, tia cực tím được phát hiện bởi bộ tách quang được chia thành tín hiệu AC (tín hiệu điều chế) và tín hiệu DC trong quá trình xử lý tín hiệu, và tín hiệu AC được khuếch đại dưới dạng nồng độ O₃ và nồng độ O₃được tính toán. Việc sử dụng tín hiệu điều biến cải thiện khả năng miễn nhiễu của tín hiệu phát hiện.

Tín hiệu DC, tỷ lệ thuận với cường độ của nguồn sáng UV, được sử dụng để bù đắp cho sự giảm cường độ của nguồn sáng UV do lão hóa. Kết quả là, các điểm không và span của máy phân tích ổn định trong một khoảng thời gian dài.
Máy phân tích khí sử dụng NDUV ổn định và liên tục có thể đo O₃ trong khí mẫu bằng các cấu trúc và hoạt động này.

Sản phẩm liên quan

Máy phân tích khí hấp thụ tia cực tím được sử dụng rộng rãi để đo và kiểm tra liên tục O₃, vốn là nguyên nhân chính gây ra khói bụi quang hóa. Nó cũng được sử dụng để theo dõi O₃ như một chất ô nhiễm trong phòng sạch bán dẫn.